兰州市市区高层建筑地基承载力特征研究毕业论文(编辑修改稿)

兰州市市区高层建筑地基承载力特征研究毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

一侧，呈西少东多的特点，厚度为 ～。 ④ 粉质粘土：分布 在城关区和七里河区的 少数区域 ， 厚度比较薄，一般为～ ，一般为青灰色，土质较为均匀，见孔隙和虫孔，软可塑，干强度较高。 毕业论文 兰州市市区高层建筑地基承载力特征研究 第 10 页 ⑤ 卵石层：从西到东，卵石层厚度在 ～ 之间，埋深 ～ ，总体来说，从西到东的卵石层起伏比较大，厚度差异也较大， 但 连续。 ⑥ 强风化砂岩层： 一般为红色，分布范围很广，厚度较大且 连续， 常见与泥岩层互层分布， 厚度为 ～ ， 厚的甚至可以达到 20m， 埋深 ～ ，属于软质岩石，成岩性较差，遇水易软化 [11]。 ⑦ 中风化砂岩层：从西到东大量分布 ， 埋深较大，埋深 ～ ，遇水影响容易发生软化。 ⑧ 中、强风化泥岩层： 在外观上常常与砂岩被称作红层， 在西固区有分布，厚度为 ～ ，矿物成分主要是蒙脱石、高岭石、水云母，泥质胶结，具水平层理，微裂隙比较发育，遇水容易发生软化。 砂岩的颗粒组成 兰州市市区高层建筑地基土的分层比较明显，下面对其中具有代表性的砂岩层着重分析其颗粒组成及其物理性质。 表 是对兰州市四栋代表性高层建筑场地的钻孔取样进行颗粒分析。 样号 Zk6 在市区东边，位于城关区东岗东路；样号 Zk45 在市区西边，位于西固区西固中路；样号 Zk7 在南边，位于城关区天水南路； Zk20 在北边，位于城关区盐场路。 由表可看出，兰州市市区第三系砂岩的颗粒组成主要是细砂，少部分区域夹中砂和粉砂，在西边出现中砂。 粒径集中在 ～ ，含砾较低，为 ～ ％；含粘也很低，为 ～ ％；粉粒的含量在 35～ ％。 总体来说，市区内的砂岩比较纯净，中砂的曲率系数和不均匀系数较 大，细砂和粉砂则相对偏低，分别集中在 ～ 和 ～ ，级配均匀 [1]。 表 砂岩层颗粒分析 样号 粒径 /mm 定名 不均匀系数 曲率 系数 2 2～ ～ ～ ～ ～ 5 Zk61 细砂 Zk62 细砂 Zk63 粉砂 Zk71 细砂 Zk72 细砂 Zk201 细砂 Zk202 细砂 Zk451 中砂 Zk452 细砂 毕业论文 兰州市市区高层建筑地基承载力特征研究 第 11 页 砂岩的物理力学性质 表 是兰州市一些高层建筑场地测得的第三系砂岩层的物理性质指标，高层 A 的场地在市区的东边，高层 B 的场地在南边，高层 C 的场地在西边，高层 D 的场地在北边。 对于一个范围值，按平均考虑。 表 是砂岩的物理指标随着深度的变化统计表，其中钻孔 ZK5 的样本取自城关区某一栋高层建筑 X 的场地，而钻孔 ZK44 的样本取自西固区某一栋高层建筑 Y 的场地。 表 砂岩的物理指标统计表 工程名称 岩石 名称 风化 程度 天然含水量 /％ 天然容重/ 3kg m 比重 孔隙比 饱和度/％ A 细砂岩 强风化 ～ ～ 弱风化 ～ ～ B 细砂岩 强风化 ～ ～ ～ ～ ～ C 细砂岩夹粉、中砂岩 强风化 弱风化 D 细砂岩 强风化 ～ ～ ～ ～ 表 砂岩的物理指标随着深度变化统计表 钻孔 样号 深度 /m 含水量 /％ 天然容重 /3kg m 干容重 /3mkg 孔隙比 ZK5 1 ～ 2 ～ 3 ～ 4 ～ 5 ～ ZK44 1 ～ 2 ～ 3 ～ 4 ～ 5 ～ 从表 中可得：所取岩样的饱和度都较大，在 80％之上，达到饱和或接近饱和；孔隙比差异较大，在 ～ 之间，从强风化带来看，西边砂岩的孔隙比要比东边大，南边砂岩的孔隙比要比北边稍大，强风化带砂岩的孔隙比则比弱风化带都要大，一般情况下，孔隙比较大时，渗透系数也会增大，岩毕业论文 兰州市市区高层建筑地基承载力特征研究 第 12 页 体受孔隙水压力的作用也就越明显，容易出现物理力学性质弱化， 因此强风化带砂岩的工程特性是不如中风化带砂岩或弱风化带砂岩的；砂岩的比重变化比较小，说明兰州市市区第三系砂岩层的化学成分和矿物组成较稳定 [1]；对 于天然含水量，从强风化带来 看，东西部的砂岩天然含水量差别不大，南边砂岩天然含水量比北边稍大，而强风化带砂岩天然含水量则比弱风化带稍高；对于天然容重，从强风化带看，南边砂岩的天然容重和北边差不多，东边砂岩的天然容重比西边稍高，强风化带砂岩的天然容重则低于弱风化带，这是因为风化越剧烈，岩体就越松散。 从表 可知，当深度比较浅时，砂岩表部是属于强风化带，强风化带砂岩的物理指标随着深度变动比较有规律性，其孔隙比随着取样深度的增大反而变小。 而含水量、天然容重、干容重这几个指标则随着取样深度的变大而变大[1]，但当达到一定深度时，砂岩的物理指标变化没有太大的规律性。 由于表层的强风化砂岩受埋深的压实作用比较明显，而埋深比较大的砂岩风化程度会越来越小，其物理指标受埋深效果的影响也会较小 [12]。 当高层建筑的基础持力层选择为第三系红色砂岩层时，有一个值得探讨的问题是在强风化砂岩层与弱风化砂岩层当中该如何抉择。 弱风化带砂岩的工程特性明显比之强风化带砂岩好很多，然而兰州市弱风化带砂岩层 自身 埋深 相对比较大，上部强风化带砂岩的厚度也较大 [1]，强风化带埋深在 ～ ，厚度变化范围为 ～ ，若直接选用弱 风化带砂岩为持力层，不仅工程造价很高，所需要的工程技术也较高。 因此，对强风化带砂岩的工程特性进行正确的评价是非常有必要的，它关系到高层甚至超高层建筑的投资和安全建设。 表 砂岩的沉降量分析表 工程 名称 岩石类型 800kpa 下沉降量/mm 1100kpa下沉降量/mm 加荷稳点后 破坏情况 E 强风化砂岩 未破坏 F 强风化砂岩 未破坏 表 砂岩单轴抗压强度分析表 试样名称 状态 单轴抗压强度 /MPa K 干燥 ～ K 饱和 ～ 表 是兰州市两栋高层建筑场地的强风化砂岩用加荷稳定标准做的试验结果，其中高层 E 位于西固区，高层 F 位于城关区。 由表可得，兰州市的红色砂岩层在保持其原状结构的前提下，哪怕是强风化砂岩，其强度和变形特性都毕业论文 兰州市市区高层建筑地基承载力特征研究 第 13 页 是比较好的，工程力学性能也比较稳定，承载力也较高，当然，随着深度加深，工程力学性质也越好，承载力更高。 表 是选自城关区的某一栋高层建筑场地砂岩试样的单轴抗压强度分析，当砂岩比较干燥时，比较坚硬且承载力较高， 而当砂岩遇水很容易发生崩解软化，承载力会大幅度降低 [13]。 在保证强风化砂岩层的原状结构下，是可以考虑作为高层建筑基础持力层的，工程性质良好，是比较理想的持力层。 所以，当建筑物以红色砂岩层作为持力层时，在施工中应当减少岩层的暴露时间和避免浸水，尽快完成浇筑，以防砂岩层遇水崩解、风化而降低了承载力。 水文地质条件 对于水位地质条件的研究，主要为了研究地下水的赋存和运动情况，若发生各种工程地质问题就有了资料供分析和评价。 兰州市深居内陆，属温带半干旱气候，黄河是流经兰州市市区的主河流，间歇性河流有韩家河、雷坛河等，黄河由西向东流经市区达 40多公里。 兰州地区降雨较 少，年均降水量在 310～330mm 之间。 根据 46 个样点数据，兰州市市区高层建筑场地的地下水埋深变化为 ～。 地层原因，丰水期、枯水期季节性变化及人工开采、降水对场地的地下水水位带来的影响明显，所以地下水埋深差别很大。 在安宁区和七里河区，有好几个点位由于地下水埋深较深， 在 勘察期间钻孔 的 深度范围内未见地下水出露，可推断在这两个区域的地下水总体来说埋深比较大，城关区和西固区的地下水埋深相对较浅。 图 是 46 个代表性高层建筑点位的地下水埋深柱状图，具体数据可参看附录中的表 1。 从图中可以看出，并不是 离河道越近水位埋深就越浅，地下水位埋深受诸多因素 共同 影响。 地下水类型多为地下潜水和阶地型潜水，上层滞水和砂岩裂隙水分布在少数区域。 主要含水层为卵石层，而黄土状粉土层、细砂夹层及卵石夹层作为主要含水层的情况比较少。 基岩在不扰动的情况下为隔水层，地下水与黄河水的水力联系比较单一，属于阶地补给黄河的形式，场地地下水的补给主要接受大气降水和地表水入渗等途径，排泄方式主要有径流排泄、蒸发消耗及人为开采。 在西固区、七里河区、城关区，地下水总体流向北东，安宁区的地下水总体是流向东南，总体来说地下水流向与主河流（黄河）流向 有很大联系，市区地下水季节变化幅度为 ～。 毕业论文 兰州市市区高层建筑地基承载力特征研究 第 14 页 图 市区高层建筑场地的地下水埋深柱状图 地形地貌 地形地貌 作为 地质构造、地层岩性、新构造运动的 共同 反映，亦是近期外动力地质作用的结果。 因此 对于地形地貌的研究， 或许可以 判断岩性、地质构造、新构造运动的规模 及性质 、表层沉积物的成因与结构、 也可以 了解外动力地质作用的发育历史等 [14]。 兰州市市区南北环山，黄河由 西 到 东 穿越 经 过，地处陇西黄土高原 以西 ，该地区 是黄土高原与青藏高原的过渡 地带。 兰州地区的海拔范围大概在 1500～3000m，多为 被 黄土覆盖的盆地与丘陵。 基岩山地主要分布在兰州市境内的南北方向，其中榆中县南部 与 永登县西北部的基岩 山区 海拔高度在 3000m 之上， 熟知的 马衔山海拔高度 就有 3670m， 兴隆山海拔高度为 3021m。 对于兰州地区的地势，总体来说是东北较低，而西部和南部偏高。 黄河的流向大概是 由 西南至东北， 穿越 整个兰州地区，形成了盆地 和 峡谷相间的串珠状河谷 地貌 [15]。 按照地貌成因以及形态特征，可以分为三种类型： ① 侵蚀堆积河谷平原； ② 侵蚀堆积黄土丘陵； ③ 侵蚀构造中低山区。 总的来说，兰州的地形主要是黄土丘陵，其余 的是 黄土 塬 梁峁，基岩山区以及黄河阶地，阶地和干沟比较发育。 从地貌单元上看，兰州市的高层建筑场地多在黄河阶地之上。 地质结构 对于地质构造，尤其是活断层和现代构造活动是区域稳定性的决定性因素，因而修建高层甚至超高层建筑时，就有必要在一定范围内研究活断层和进行地震危险性评价。 同时，在分析场地岩体的稳定性时也有必要对其进行研究从而判断岩体的结构特征，以及和不连续面的发育程度与组合关系。 从大地构造上讲，兰州地区属于祁连山褶皱系的祁连中部隆起带 ，区域内毕业论文 兰州市市区高层建筑地基承载力特征研究 第 15 页 断裂比较发育。 兰州市市区内部主要有 6 条断裂：一条是兴隆山北缘断裂，为晚更新世早中期活动断层，同样是是马衔山断裂带的次一级断层；再一条是马衔山北缘断裂，是晚更新世～全新世的活动断层，断层性质 为走滑断层与逆断层并存，是区域内最重要的控震断层；另有四条是兰州盆地以及边界附近的金城关断层、寺儿沟断层、雷坛河断层、西津村断层，是第四纪早中期断层，晚第四纪以来未曾有新活动的迹象。 在兰州的周边地区则主要有 2 条活动断层，其一为庄浪河断裂，是晚更新世活动断层，断层的作用方式主要是褶皱作用和逆冲作用； 另一条为白银白杨树沟断裂，是晚更新世中后期活动断层，断层性质是逆断层 [16]。 不良地质现象 主要为了分析场地是否处在现代不良地质作用的危险中，同时有利于对工程地质作用的预测。 根据区域地质资料结合勘察资料，兰州市市区的大部分高层建筑场地的地层分布比较有规律，地势较平坦，场地内部和一定范围内无新构造活动现象，无断层经过 ,无岩溶、滑坡、崩塌等不良地质，稳定性良好。 在西固区，有少数的高层建筑场地内分布着液化土层，应当根据液化判别及分区采取相应的措施消除液化。 部分高层建筑的场地杂填土较厚，主要以新近粉土为主，含大量的建筑垃圾、。